垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的传热特性计算与分析

摘要

为了系统研究超临界蒸汽在井筒中的流动规律并准确计算其流动过程中的传热特性与热损失量,在对超临界蒸汽的物理化学性质进行数学描述的基础上,综合考虑超临界蒸汽的物理化学性质及其流动过程中的传热规律,基于质量守恒、动量守恒与能量守恒原理,建立了垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的热损失计算数学模型并进行了相应的敏感性分析.研究结果表明,井筒内超临界蒸汽的压力随井深增加而增大,温度随井深增加而降低;对于3000 m井深而言,当注汽速率达到12 t/h时,井筒沿程温度呈现略微降低后又逐渐升高的波动特征,而当注汽速率为8 t/h时,温度降低后在井深约为850 m处开始增加,至约2300 m处又逐渐降低;初始注汽温度越高,井筒沿程温度下降越快,同时压力升高越快,在井深为1000 m处,注汽温度为400°C时的温度降低幅度仅为0.45％,而注汽温度为450°C时的温度降低幅度却达到5.17％;超临界蒸汽流动过程中,如果注汽速率过低或井筒深度过大,均会呈现相态转变特征,注汽速率为2 t/h时的相态转变深度约为1000 m,而注汽速率为4 t/h时的相态转变深度约为2150 m.